DE4034173C2

DE4034173C2 -

Info

Publication number: DE4034173C2
Application number: DE19904034173
Authority: DE
Inventors: Helmut 8951 Lengenwang De Heel; Heinrich 8901 Dinkelscherben De Baur; Peter Dipl.-Ing. Fend (Fh), 8960 Kempten, De; Albert Ing.(Grad.) 8950 Kaufbeuren De Iven
Original assignee: Heel & Co Messtechnik Kg 8960 Kempten De GmbH
Current assignee: OTT Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-10-15
Also published as: DE4034173A1; EP0482380A3; EP0482380A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Winkelkodierer, insbesondere für ein batterie- oder akkumulatorbetriebenes Hydrometrie- Meßgerät, mit einem Gehäuse, wenigstens einem um eine Drehachse drehbar an dem Gehäuse gelagerten Rotor, welcher im Abstand von der Drehachse mehrere Paare in Umfangsrichtung des Rotors um gleiche Winkelabstände gegeneinander versetzter, abwechselnd gegensinnig gepolter Permanentmagnete trägt, und wenigstens einem an dem Gehäuse gehaltenen Magnetdrahtsensor, der auf die Ummagnetisierung seines ferromagnetischen Drahts mittels der Permanentmagnete durch Abgabe eines Spannungsimpulses reagiert und einer die Impulse zählenden Zählschaltung.The invention relates to an angle encoder, in particular for a battery or accumulator operated hydrometry Measuring device, with a housing, at least one by one Rotary axis rotatably mounted on the housing, which at a distance from the axis of rotation several pairs in the circumferential direction of the rotor by equal angular distances from each other staggered, alternately polarized permanent magnets carries, and at least one held on the housing Magnetic wire sensor based on magnetic reversal its ferromagnetic wire by means of permanent magnets reacts by emitting a voltage pulse and a counting circuit counting the pulses.

Für die laufende Registrierung des Wasserstands von fließenden und stehenden Gewässern oder für die Grundwasser- Pegelmessung werden netzunabhängige Pegelmeßgeräte eingesetzt, die mittels eines an einem Seil hängenden Schwimmers den Pegelstand verfolgen. Das Schwimmerseil ist über eine Seilrolle geführt, die auf der Achse eines mehrgängigen Potentiometers oder eines über ein Getriebe angetriebenen Winkelkodierers sitzt. Die Meßgenauigkeit von Wegmeßgebern der vorstehenden Art ist begrenzt, da mit wachsender Gängezahl des Potentiometers bzw. mit wachsender Untersetzung des den Winkelkodierer treibenden Getriebes das Antriebsmoment unerwünscht hohe Werte annimmt. Darüber hinaus haben Wegmeßgeber der vorstehenden Art einen vergleichsweise hohen Stromverbrauch, was einen vergleichsweise häufigen Batteriewechsel des ansonsten wartungsfrei betreibbaren Pegelmeßgeräts erforderlich macht. Da Pegelmeßgeräte vielfach frei der Witterung ausgesetzt sind, werden an die Abdichtung der Wegmeßgeber sehr hohe Anforderungen gestellt, wenn ein betriebssicherer Dauerbetrieb erreicht werden soll (Firmenprospekt "OTT- Wasserstandsgeber OPG1", Heel GmbH u. Co. Meßtechnik KG, D-8960 Kempten).For the ongoing registration of the water level of flowing and standing water or for groundwater Level measurement becomes a network-independent level measuring device used by means of a hanging on a rope Track the float level. The float rope is guided over a pulley on the axis of a multi-turn potentiometer or one via a gear driven encoder. The measurement accuracy of encoders of the above type is limited because with increasing number of turns of the potentiometer or with increasing reduction of the drive of the angular encoder Gearbox the drive torque undesirably high values assumes. In addition, encoders have the above Kind of a comparatively high power consumption what a comparatively frequent battery change otherwise maintenance-free operable level meter required makes. Since level meters are often free from the weather are exposed to the sealing of the encoder very high requirements when a reliable Continuous operation should be achieved (company brochure "OTT- Water level sensor OPG1 ", Heel GmbH and Co. Meßtechnik KG, D-8960 Kempten).

Es ist bekannt, Drehwinkelkodierer mit Hilfe von Magnetdrahtsensoren aufzubauen. Kodierer dieser Art haben einen Rotor, auf welchem eine Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter, um gleiche Winkelabstände gegeneinander versetzter und abwechselnd gegensinnig gepolter Permanentmagnete angeordnet sind. Der Magnetdrahtsensor, vielfach auch Impulsdrahtsensor oder Wiegand-Drahtsensor genannt, umfaßt einen üblicherweise unter Zugspannung stehenden Draht aus ferromagnetischem Material, der durch das Magnetfeld der Permanentmagnete sprunghaft ummagnetisiert wird, sobald bei Annäherung des Permanentmagnets an den Magnetdraht das äußere Magnetfeld einen ausreichend hohen Wert erreicht. In einer dem Magnetdraht benachbarten, ihn vorzugsweise umschließenden Induktionsspule wird beim Umschalten ein Spannungsimpuls induziert, der als Maß für eine vorgegebene Winkelposition des Permanentmagnets und damit des Rotors relativ zum Magnetdrahtsensor ausgewertet werden kann. Die Permanentmagnete folgen mit abwechselnder Polarität aufeinander, wobei der Magnetdrahtsensor jeweils von Permanentmagneten der einen Polarität gesetzt und von Permanentmagneten der anderen Polarität rückgesetzt wird (Firmenprospekt "Impulsdrahtsensoren PS-001", Vacuumschmelze GmbH, D-6450 Hanau 1).It is known to use rotary encoders using magnetic wire sensors build up. Encoders of this type have one Rotor on which a variety in the circumferential direction distributed to each other by equal angular distances offset and alternately polarized permanent magnets are arranged. The magnetic wire sensor, many times also called pulse wire sensor or Wiegand wire sensor, includes a usually under tension Wire made of ferromagnetic material through which Magnetic field of permanent magnets suddenly magnetized will, as soon as the permanent magnet approaches the Magnet wire the external magnetic field is sufficiently high Value reached. In one adjacent to the magnet wire, him preferably enclosing induction coil is at Switching induces a voltage pulse that acts as a measure of a predetermined angular position of the permanent magnet and thus the rotor is evaluated relative to the magnetic wire sensor can be. The permanent magnets follow with alternating Polarity to each other, the magnetic wire sensor each set by permanent magnets of one polarity and reset by permanent magnets of the other polarity (company brochure "Pulse wire sensors PS-001", Vacuumschmelze GmbH, D-6450 Hanau 1).

Ein weiterer Winnkelkodierer für ein Hydrometrie-Meßgerät ist aus DE-A-24 12 866 bekannt. Entsprechend dem vorstehend erläuterten Hydrometrie-Meßgerät ist er als Wendelpotentiometer ausgebildet, welches über ein Schneckengetriebe angetrieben wird. Der Winkelkodierer hat damit die bereits erwähnten Nachteile.Another Winnkel encoder for a hydrometric measuring device is known from DE-A-24 12 866. According to the above Hydrometric measuring device it is as a spiral potentiometer trained, which is driven by a worm gear becomes. The encoder has the ones already mentioned Disadvantage.

Aus DE-A-28 53 813 ist ein Elektrizitätszähler bekannt, der unter Verwendung von Magnetdrahtsensoren aufgebaut ist. Bei dem Elektrizitätszähler kann es nicht, wie bei einem Winkelkodierer eines Hydrometrie-Meßgeräts, zu einer Drehrichtungsumkehr kommen.From DE-A-28 53 813 an electricity meter is known which is constructed using magnetic wire sensors. At the electricity meter cannot do it, as with an encoder of a hydrometric measuring device, for a reversal of the direction of rotation come.

DE-A-37 03 117 zeigt einen Durchflußmesser mit einem im Strömungsweg angeordneten Flügelrad, welches einen Permanentmagnet trägt und einen außerhalb des Durchflußwegs in einem Abschirmgehäuse untergebrachten, auf den Permanentmagnet des Flügelrads ansprechenden Magnetsensor sowie einen die Impulse des Sensors zählenden Zähler umfaßt. Die Druckschrift befaßt sich ebenfalls nicht mit der Problematik der Drehrichtungsumkehr und den eventuell daraus sich ergebenden Meßfehlern bei Verwenndung von Magnetdrahtsensoren.DE-A-37 03 117 shows a flow meter with a Flow path arranged impeller, which is a permanent magnet carries and one outside the flow path in housed in a shield housing, on the permanent magnet of the impeller responsive magnetic sensor and a the counters counting the pulses of the sensor. The publication also does not deal with the problem of Reversal of the direction of rotation and any resulting Measurement errors when using magnetic wire sensors.

Schließlich ist aus W. Wiesner "Optische Drehwinkelgeber als Sensor in Rgelschaltungen", Messen, Prüfen, Automatisieren, April 1985, Seiten 190 bis 196 eine herkömmliche Schaltung zur Drehrichtungserkennung bekannt, die jedoch eindeutige Halsignale in ihren beiden für die Drehrichtungserkennung überwachten Kanälen voraussetzt. Gerade dies ist bei Verwendung von Magnetdrahtsensoren jedoch nicht der Fall.Finally, from W. Wiesner "Optical rotary encoder as Sensor in control circuits ", measurement, testing, automation, April 1985, pages 190 to 196 a conventional circuit known for the detection of the direction of rotation, but the clear Neck signals in both of them for direction detection monitored channels. This is exactly what is in use of magnetic wire sensors, however, is not the case.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen absolut messsenden Winkelkodierer anzugeben, der die an eine Verwendung in einem Hydrometrie-Meßgerät gestellten Forderungen erfüllt, insbesondere keinen oder sehr geringen Stromverbrauch hat und bei sehr langer Betriebsdauer unter ungünstigen Bedingungen korrosionsgeschützt ist und der darüber hinaus auch nach einer Drehrichtungsänderung eindeutig der absoluten Winkelposition proportionale Signale liefert.It is an object of the invention to provide an absolute encoder to indicate the use of a Hydrometry measuring device met requirements, in particular has no or very low power consumption and with a very long operating time under unfavorable conditions is protected against corrosion and also after a change in direction of rotation clearly the absolute angular position provides proportional signals.

Ausgehend von dem eingangs erläuterten Winkelkodierer wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse die Magnetdrahtsensoren und die Zählschaltung abgedichtet umschließt und daß der Rotor einschließlich der Permanentmagnete außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei jeder Magnetdrahtsensor durch die Gehäusewand hindurch auf die Permanentmagnete anspricht, daß eine gerade Anzahl um gleiche Winkelabstände gegeneinander versetzter Mgnetdrahtsensoren in zwei Gruppen angeordnet sind, derart, daß die Magnetdrahtsensoren der einen Gruppe jeweils zwischen Magnetdrahtsensoren der anderen Gruppe gelegen sind, daß der Zählschaltung eine die Zählrichtung der Zählschaltung umschaltende Drehrichtungserkennungsschaltung zugeordnet ist, die die Zählrichtung umkehrt, wenn zwei Impulse von Magnetdrahtsensoren derselben Gruppe aufeinanderfolgen, wobei an die Magnetdrahtsensoren jeder Gruppe eine Impulsselektionsstufe angeschlossen ist und die Impulsselektionsstufen der beiden Gruppen von Magnetdrahtsensoren Impulse nur dann zur Drehrichtungserkennungsschaltung und Zählschaltung durchtreten lassen, wenn abwechselnd ein Impuls der jeweils einen Gruppe auf einen Impuls der jeweils anderen Gruppe folgt.Starting from the angle encoder explained at the beginning this object is achieved in that the housing the magnetic wire sensors and the counter circuit sealed encloses and that the rotor including the permanent magnets is arranged outside the housing, wherein each magnetic wire sensor through the housing wall the permanent magnet responds to an even number around Equal angular distances between offset wire mesh sensors are arranged in two groups such that the Magnetic wire sensors of one group each between magnetic wire sensors the other group, that the Counter circuit a toggling the counting direction of the counter circuit Direction of rotation detection circuit is assigned, which reverses the counting direction when two pulses from magnetic wire sensors the same group in succession, with on the magnetic wire sensors of each group have a pulse selection stage is connected and the pulse selection levels of two groups of magnetic wire sensors only then pulse Step through the direction of rotation detection circuit and counter circuit let, if alternately a pulse of the one Group follows an impulse from the other group.

Bei einem solchen Winkelkodierer sind die korrosionsanfälligen elektronischen Komponenten abgedichtet innerhalb des vorzugsweise mit Gießharz ausgefüllten Gehäuses untergebracht, während die mechanisch bewegten Komponenten sämtlich außerhalb des Gehäuses vorgesehen sind. Verschleißanfällige Dichtungen zwischen bewegten Komponenten und dem Gehäuseinneren entfallen damit vollständig. Der Winkelkodierer hat ein außerordentlich geringes Antriebsmoment, da nur der Rotor bewegt werden muß und dieser berührungsfrei von den Magnetdrahtsensoren abgetastet wird. Die Magnetdrahtsensoren haben ihrerseits keinen Stromverbrauch.Such an encoder is susceptible to corrosion electronic components sealed within the preferably housed with cast resin, while the mechanically moving components all are provided outside the housing. Wear-prone Seals between moving components and the inside of the housing are completely eliminated. The encoder has an extremely low drive torque, since only the Rotor must be moved and this contact-free from the Magnetic wire sensors is scanned. The magnetic wire sensors in turn have no power consumption.

Bei dem erfindungsgemäßen Winkelkodierer sorgen die den Gruppen von Magnetdrahtsensoren zugeordneten Impulsselektionsstufen dafür, daß sowohl für die Drehrichtungserkennung als auch für die Impulszählung ausschließlich Impulse benutzt werden, für die das durch die Wirkungsweise der Magnetdrahtsensoren vorgegebene Umschaltmuster eingehalten wird. Impulse, die nicht abwechselnd aus den Magnetdrahtsensorgruppen stammen, werden unterdrückt. Auf diese Weise lassen sich Zählfehler bei der Ermittlung des absoluten Winkels aufgrund von Drehrichtungsänderungen vermeiden.In the angular encoder according to the invention they provide the Pulse selection stages associated with groups of magnetic wire sensors for both the detection of the direction of rotation as well as for pulse counting only impulses can be used for which by the mode of operation of the magnetic wire sensors specified switching pattern adhered to becomes. Pulses that do not alternate from the magnet wire sensor groups are suppressed. In this way can count errors when determining the absolute Avoid angle due to changes in direction of rotation.

In einer insbesondere für die Verwendung bei einem Hydrometrie- Meßgerät geeigneten Ausgestaltung der Erfindung ist der Rotor an einem feststehenden, am Gehäuse gehaltenen Achszapfen drehbar gelagert und weist ein an dem Achszapfen drehbar gelagertes Nabenteil auf, welches zwei relativ zueinander drehbare Rotorräder axial nebeneinan der trägt. Wenigstens eines der Rotorräder ist relativ zum Nabenteil axial beweglich auf diesem geführt und wird von einer am Nabenteil abgestützten Feder im Reibschluß mit dem anderen Rotorrad gehalten. Das dem Gehäuse benach barte Rotorrad trägt die Permanentmagnete, und das andere Rotorrad ist mit einem Antriebsorgan, insbesondere einer Seilrolle oder dergleichen, versehen. Die Rotorräder können auf diese Weise gegen den Reibschluß relativ zueinander justiert werden, um die Winkelposition der Permanentmagnete relativ zur Winkelposition der Antriebs verbindung justieren zu können. Um die Justierung zu erleichtern, sind die Rotorräder zweckmäßigerweise an ihrem Umfang mit einer Rändelung versehen.In a particularly for use in a hydrometric Measuring device suitable embodiment of the invention is the rotor on a fixed, held on the housing Axle journal rotatably mounted and has one on the Axle journal rotatably mounted hub part, which two rotor wheels rotatable relative to each other axially next to each other who carries. At least one of the rotor wheels is relative to the hub part axially movable on this and is by a spring supported on the hub part in frictional engagement held with the other rotor wheel. The next to the housing Beard rotor wheel carries the permanent magnets, and the other Rotor wheel is with a drive element, in particular one Pulley or the like provided. The rotor wheels can be relative to the frictional engagement in this way to be adjusted to each other to the angular position of the Permanent magnets relative to the angular position of the drive to be able to adjust the connection. To adjust facilitate, the rotor wheels are conveniently on knurled their circumference.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Permanentma gnete als Stabmagnete ausgebildet, so daß sich gegebenen falls zusätzliche Joche oder dergleichen erübrigen. Die Stabmagnete und auch die Magnetdrahtsensoren können mit ihrer Stab- bzw. Drahtachse radial angeordnet sein, wodurch sich in axialer Richtung besonders flache Winkel kodierer erzielen lassen. Alternativ können die Permanent magnete und die Magnetdrahtsensoren mit ihren Achsen auch parallel zur Drehachse ausgerichtet sein. Dies hat den Vorteil, daß sich eine besonders hohe Auflösung des Winkelkodierers erreichen läßt.In a preferred embodiment, the permanentma gnete designed as bar magnets, so that given if there is no need for additional yokes or the like. The Bar magnets and the magnetic wire sensors can also be used be arranged radially of its rod or wire axis, which results in particularly shallow angles in the axial direction let encoder achieve. Alternatively, the permanent magnets and the magnetic wire sensors with their axes too be aligned parallel to the axis of rotation. This has the Advantage that a particularly high resolution of the Angle encoder can be reached.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind mehrere Magnet drahtsensoren um die Drehachse herum um gleiche Winkelab stände gegeneinander versetzt angeordnet. Ein Winkelko dierer dieser Art hat selbst bei verhältnismäßig geringer Anzahl an Permanentmagneten eine hohe Winkelauflösung. Wenn der Winkelabstand benachbarter Magnetdrahtsensoren ein ungeradzahliges Vielfaches des halben Winkelabstandes der Permanentmagnete beträgt, läßt sich eine hohe Auflösung mit sicherer Erfassung der Schaltpositionen vereinigen. Eine speziell für radiale Anordnung und damit axial flache Winkelkodierer geeignete Ausführungsform umfaßt vier Magnetdrahtsensoren und wenigstens fünf Paare von Permanentmagneten.In an expedient embodiment, there are several magnets wire sensors around the axis of rotation at equal angles stands offset from each other. An Winkelko This type has a comparatively small amount even Number of permanent magnets a high angular resolution. If the angular distance between adjacent magnetic wire sensors an odd multiple of half the angular distance the permanent magnet, high resolution can be achieved combine with reliable detection of the switching positions. A specially for radial arrangement and thus axially flat angle encoder suitable embodiment includes four magnetic wire sensors and at least five pairs of Permanent magnets.

Werden sämtliche von den Magnetdrahtsensoren erzeugten Impulse gezählt, läßt sich eine hohe Auflösung erreichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist jedoch vorgesehen, daß zwar die Drehrichtungserkennnungsschaltung auf die Impulse von Magnetdrahtsensoren beider Gruppen anspricht, die Zählerschaltung jedoch ausschließlich Impulse von Magnetdrahtsensoren einer einzigen der beiden Gruppen zählt, so daß Hysteresefehler beim Umschalten der Zählrich tung innerhalb der Schrittgenauigkeit vermieden werden.Are all generated by the magnetic wire sensors Counting pulses, a high resolution can be achieved. In a preferred embodiment, however, it is provided that that although the direction of rotation detection circuit on the Addresses impulses from magnetic wire sensors of both groups, the counter circuit, however, only pulses from Magnetic wire sensors of one of the two groups counts, so that hysteresis error when switching the count can be avoided within the step accuracy.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt: The following is an embodiment of the invention explained in more detail using a drawing. Here shows:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Winkelkodierers, eingebaut in einen Pegelmesser; Figure 1 is a sectional view of an encoder according to the invention, installed in a level meter.

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Rotor des Winkelkodierers; Figure 2 is a schematic plan view of a rotor of the rotary encoder.

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Auswerteschaltung des Winkelkodierers und Fig. 3 is a block diagram of an evaluation circuit of the encoder and

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Variante eines Rotors für einen Winkelkodierer. Fig. 4 is a schematic representation of a variant of a rotor for an angle encoder.

Fig. 1 zeigt einen Pegelmeßkopf 1 eines Grundwasser- Pegelmessers, aufgesetzt auf ein Brunnenrohr 3. Der Pegelmesser 1 umfaßt einen Winkelkodierer 5 mit einer Seilrolle 7, über die ein beiderseits in das Brunnenrohr 3 hängendes Seil 9 läuft. Das Seil 9 trägt an seinem einen Ende einen nicht näher dargestellten Schwimmer und ist an seinem anderen Ende durch ein ebenfalls nicht dargestelltes Gegengewicht belastet. Der Winkelkodierer 5 liefert dem absoluten Pegelstand entsprechende digitale Signale, die in einem Datensammelspeicher gesammelt und über eine Schnittstelle 11 bei Bedarf abgerufen werden können. Der Pegelmesser wird netzunabhängig über Batterien oder Akkumulatoren betrieben, die in einem Batteriekasten 12 untergebracht sind. 1 Fig. 1 shows a Pegelmeßkopf a groundwater level meter, placed on a well pipe 3. The level meter 1 comprises an angle encoder 5 with a rope pulley 7 , over which a rope 9 hanging on both sides in the well pipe 3 runs. The rope 9 carries at one end a float, not shown, and is loaded at its other end by a counterweight, also not shown. The angle encoder 5 supplies digital signals corresponding to the absolute level, which can be collected in a data collection memory and called up via an interface 11 if required. The level meter is operated independently of the mains via batteries or accumulators, which are accommodated in a battery box 12 .

Der Winkelkodierer 5 hat ein vollständig geschlossenes, nach außen abgedichtetes Gehäuse 13, das an einem gehäusefesten Achszapfen 15 einen mit der Seilrolle 7 versehenen Rotor 17 frei drehbar trägt. Der Rotor 17 ist auf der zum Gehäuse 5 zugewandten Seite mit einer ungeraden Anzahl von Paaren von Permanentmagneten 19, hier 5 Paare, versehen. Die Permanentmagnete 19 sind, wie am besten Fig. 2 zeigt, als Stabmagnete ausgebildet und mit ihrer Stabachse radial zur Drehachse des Achszapfens 15 in gleichen Winkelabständen voneinander und mit abwechselnder Polarität angeordnet. The angular encoder 5 has a completely closed, outwardly sealed housing 13 , which carries a rotor 17 provided with the cable pulley 7 on a housing-fixed axle journal 15 in a freely rotatable manner. The rotor 17 is provided on the side facing the housing 5 with an odd number of pairs of permanent magnets 19 , here 5 pairs. As best shown in FIG. 2, the permanent magnets 19 are designed as bar magnets and are arranged with their bar axis radially to the axis of rotation of the journal 15 at equal angular intervals from one another and with alternating polarity.

Innerhalb des Gehäuses 13, d. h. durch Wände 21 abgedeckt, sind auf einer Schaltungsplatte 23 vier um 90° gegenein ander winkelversetzte Magnetdrahtsensoren 25 den Perma nentmagneten 19 axial benachbart angeordnet. Die Magnet drahtsensoren sind mit der Achse ihres ferromagnetischen Drahts ebenfalls radial zur Drehachse des Rotors 17 angeordnet und haben Induktionsspulen, die bei einer Ummagnetisierung durch das Feld der Permanentmagnete 19 einen Spannungsimpuls erzeugen. Da in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Permanentmagnete 19 des Rotors 17 abwechselnde Polarität haben, werden die Magnetdrahtsen soren von aufeinänderfolgenden Permanentmagneten 19 abwechselnd gesetzt bzw. rückgesetzt.Within the housing 13, that is covered by walls 21, 19 are arranged axially adjacent on a circuit board 23 four 90 ° gegenein other angularly spaced magnet wire sensors 25 mag- nets the Perma. The magnet wire sensors are also arranged with the axis of their ferromagnetic wire radially to the axis of rotation of the rotor 17 and have induction coils which generate a voltage pulse in the event of magnetic reversal by the field of the permanent magnets 19 . Since successive permanent magnets 19 of the rotor 17 have alternating polarity in the circumferential direction, the magnetic wire sensors are alternately set or reset by successive permanent magnets 19 .

Eine nachfolgend anhand von Fig. 3 näher erläuterte Auswerteschaltung zählt die Impulse der Magnetdrahtsen soren 25 und liefert ein der absoluten Position des Schwimmers proportionales digitales Signal. Die Auswerte schaltung ist in dem Gehäuse 13 auf der Schaltungsplatte 23 korrosionsgeschützt untergebracht, wobei das Gehäuse insbesondere auch mit Gießharz ausgegossen sein kann. Die Schaltungsplatte 23 kann darüber hinaus auch den vorste hend erwähnten Datensammelspeicher enthalten. Ein Verbin dungskabel 27 verbindet die elektronische Schaltung mit der von außen zugänglichen Schnittstelle 11, bei der es sich um eine Infrarot-Schnittstelle oder dergleichen handeln kann.An evaluation circuit explained in more detail below with reference to FIG. 3 counts the pulses of the magnetic wire sensors 25 and supplies a digital signal proportional to the absolute position of the float. The evaluation circuit is housed in the housing 13 on the circuit board 23 protected against corrosion, wherein the housing can in particular be poured out with casting resin. The circuit board 23 may also include the above-mentioned data storage. A connec tion cable 27 connects the electronic circuit to the externally accessible interface 11 , which may be an infrared interface or the like.

Der Rotor 17 ist außerhalb des Gehäuses 13 in Kugellagern 29 leicht gängig drehbar gelagert und umfaßt eine hülsen förmige Nabe 31, auf der zwei Rotorräder 33, 35 axial nebeneinander und relativ zueinander drehbar sitzen. Das dem Gehäuse 13 axial benachbarte Rotorrad 33 trägt die Permanentmagnete 19, während das andere Rotorrad 35 mit der Seilrolle 7 versehen ist. Das geringfügig axial beweglich auf der Nabe 31 geführte Rotorrad 35 wird von einer an der Nabe 31 abgestützten Tellerfeder 37 im Reibschluß gegen das Rotorrad 33 gedrückt. Zwischen den Rotorrädern 33, 35 ist zur Erhöhung des Reibmoments ein Reibring 39 angeordnet. Die auf ihrem Außenumfang mit Griffrändelungen 41, 43 versehenen Rotorräder 33, 35 lassen sich damit gegeneinander verdrehen, um eine An fangsposition des Winkelkodierers relativ zu einer Null position des Pegels justieren zu können.The rotor 17 is easily rotatably mounted outside the housing 13 in ball bearings 29 and comprises a sleeve-shaped hub 31 on which two rotor wheels 33 , 35 are axially adjacent to one another and rotatable relative to one another. The rotor wheel 33 axially adjacent to the housing 13 carries the permanent magnets 19 , while the other rotor wheel 35 is provided with the cable pulley 7 . The rotor wheel 35 , which is guided slightly axially movably on the hub 31 , is pressed in frictional engagement against the rotor wheel 33 by a plate spring 37 supported on the hub 31 . A friction ring 39 is arranged between the rotor wheels 33 , 35 in order to increase the friction torque. The provided on their outer circumference with grip knurls 41 , 43 rotor wheels 33 , 35 can thus be rotated against each other in order to be able to adjust an initial position of the angle encoder relative to a zero position of the level.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Auswerteschaltung für einen Winkelkodierer mit vier Magnetdrahtsensoren WS1, WS2, WS3 und WS4 bei einer ungeraden Anzahl von Permanentmagnetpaa ren aus jeweils einem Setzmagnet SM und einem benachbarten Rücksetzmagnet RM, wie dies in Fig. 2 für fünf Magnetpaare dargestellt ist. Die Auswerteschaltung umfaßt einen Vor wärts-Rückwärts-Zähler 51, der an seinem Takteingang 53 zugeführte Impulse in einer durch den Pegel an seinem Zählrichtungsumschalteingang 55 bestimmten Zählrichtung zählt. Die von den Magnetdrahtsensoren WS1 bis WS4 erzeug ten Impulse werden in Impulsformungsstufen 57 geformt. Beim Einsatz von Magnetdrahtsensoren, welche beim Rücksetzen Impulse entgegengesetzter Polarität abgeben, werden diese Impulse von den Impulsformungsstufen 57 gleichzeitig unterdrückt. Die Impulsselektionsstufen 59, welche jeweils an die Impulsformungsstufen 57 der beiden Sensorpaare WS1, WS3 und WS2, WS4 angeschlossen sind, lassen nur abwechselnd Impulse eines Sensorpaares zum Zähler 51 durch, womit das Fehlen eines Impulses bei einer Drehrichtungsumkehr zusätz lich zur physikalischen Wirkungsweise provoziert wird. Jede der beiden Impulsselektionsstufen 59 umfaßt zwei Flipflops 61, 63, von denen jedes mit einem invertierenden, dynami schen Rücksetzeingang R an die Impulsformungsstufe 57 eines der Magnetdrahtsensoren und mit einem Setzeingang S an die Impulsformungsstufe 57 des anderen Magnetdrahtsensors 19 angeschlossen sind. An die Ausgänge Q der Flipflops 61, 63 sind mit je einem Eingang UND-Gatter 65 bzw. 67 ange schlossen, die mit ihren anderen Eingängen jeweils mit den Rücksetzeingängen R der Flipflops 61, 63 verbunden sind. ODER-Gatter 69 leiten über die UND-Gatter 65, 67 tretende Impulse weiter. Der von der Impulsformungsstufe 57 beispielsweise des Magnetdrahtsensors WS1 erzeugte Impuls setzt das Flipflop 63 bzw. setzt das Flipflop 61 zurück. Das Flipflop 61 führt an seinem Ausgang Q nur dann einen "1"-Pegel, wenn zuvor ein Impuls des Magnet drahtsensors WS3 aufgetreten war. Am Ausgang des UND-Gatters 65 tritt damit der Impuls des Magnetdrahtsensors WS1 nur dann auf, wenn zuvor ein Impuls des Magnetdraht sensors WS3 aufgetreten war. Fig. 3 shows details of the evaluation circuit for an angle encoder with four magnetic wire sensors WS1, WS2, WS3 and WS4 with an odd number of permanent magnet pairs from a set magnet SM and an adjacent reset magnet RM, as shown in Fig. 2 for five magnet pairs. The evaluation circuit comprises an up-down counter 51 which counts pulses supplied to its clock input 53 in a counting direction determined by the level at its counting direction switching input 55 . The pulses generated by the magnetic wire sensors WS1 to WS4 are shaped in pulse shaping stages 57 . When using magnetic wire sensors, which emit pulses of opposite polarity when reset, these pulses are suppressed by the pulse shaping stages 57 at the same time. The pulse selection stages 59 , which are each connected to the pulse shaping stages 57 of the two sensor pairs WS1, WS3 and WS2, WS4, only allow alternating pulses from one sensor pair to the counter 51 , thus provoking the absence of a pulse when the direction of rotation is reversed in addition to the physical mode of operation. Each of the two pulse selection stages 59 comprises two flip-flops 61 , 63 , each of which is connected to the pulse shaping stage 57 of one of the magnetic wire sensors with an inverting, dynamic reset input R and with a set input S to the pulse shaping stage 57 of the other magnetic wire sensor 19 . At the outputs Q of the flip-flops 61 , 63 are each connected to an input AND gate 65 and 67 , which are connected to their other inputs with the reset inputs R of the flip-flops 61 , 63 , respectively. OR gates 69 pass on impulses passing through the AND gates 65 , 67 . The pulse generated by the pulse shaping stage 57 of the magnetic wire sensor WS1, for example, sets the flip-flop 63 or resets the flip-flop 61 . The flip-flop 61 only has a "1" level at its output Q if a pulse from the magnet wire sensor WS3 had previously occurred. At the output of the AND gate 65 , the pulse of the magnet wire sensor WS1 therefore only occurs if a pulse of the magnet wire sensor WS3 had previously occurred.

An die ODER-Gatter 69 ist eine Drehrichtungserkennungs schaltung 71 angeschlossen, die jeweils dann einen Aus gangsimpuls zur Umschaltung eines mit dem Zählrichtungs eingang 55 verbundenen Toggle-Flipflops 73 abgibt, wenn entweder die Magnetdrahtsensoren des Paars WS1, WS3 oder des Paars WS2, WS4 aufeinanderfolgend zwei Impulse liefern. Bei unveränderter Drehrichtung wechseln sich die Paare WS1, WS3 einerseits und WS2, WS4 andererseits mit der Erzeugung von Impulsen ab. Die Drehrichtungserkennungsschal tung 71 umfaßt zwei Flipflops 75, 77, die mit ihren invertierenden dynamischen Setzeingängen S jeweils an eines der ODER-Gatter 69 und mit ihren Rücksetzeingängen R an das jeweils andere ODER-Gatter 69 angeschlossen sind. Die Ausgänge Q der Flipflops 75, 77 sind mit einem Eingang je eines UND-Gatters 79, 81 verbunden, das mit seinem anderen Eingang an den Setzeingang des jeweiligen Flipflops 75, 77 angeschlossen ist. Die UND-Gatter 79, 81 sind über ein ODER-Gatter 83 mit dem dynamischen Taktein gang T des Flipflops 73 verbunden. Jedes der UND-Gatter 79, 81 bleibt für Impulse des zugeordneten ODER-Gatters 69 gesperrt, wenn zuvor ein Impuls des jeweils anderen ODER-Gatters 69 aufgetreten war. Der dem Setzeingang S des Flipflops 75 bzw. 77 zugeführte Impuls kann jedoch durch das UND-Gatter 79 bzw. 81 durchtreten, wenn das Flipflop 75 bzw. 77 zuvor durch einen vorangegangenen Impuls desselben Magnetdrahtsensorpaars WS1, WS3 bzw. WS2, WS4 gesetzt worden ist. Nachfolgende Impulse werden damit drehrichtungskorrekt von dem Zähler 51 aufwärts bzw. abwärts gezählt, ohne daß sich Schrittfehler zur tatsächlichen Position des Rotors 17 aufsummieren.To the OR gate 69 , a direction of rotation detection circuit 71 is connected, each of which then outputs an output pulse for switching a toggle flip-flop 73 connected to the counting direction input 55 when either the magnetic wire sensors of the pair WS1, WS3 or the pair WS2, WS4 in succession deliver two impulses. If the direction of rotation remains unchanged, the pairs WS1, WS3 on the one hand and WS2, WS4 on the other hand alternate with the generation of pulses. The direction of rotation detection circuit 71 comprises two flip-flops 75 , 77 , which are connected with their inverting dynamic set inputs S to one of the OR gates 69 and with their reset inputs R to the other OR gate 69 . The outputs Q of the flip-flops 75 , 77 are connected to one input each of an AND gate 79 , 81 , which has its other input connected to the set input of the respective flip-flop 75 , 77 . The AND gates 79 , 81 are connected via an OR gate 83 to the dynamic clock input T of the flip-flop 73 . Each of the AND gates 79 , 81 remains blocked for pulses from the associated OR gate 69 if a pulse from the other OR gate 69 had previously occurred. However, the pulse supplied to the set input S of the flip-flop 75 or 77 can pass through the AND gate 79 or 81 if the flip-flop 75 or 77 has previously been set by a previous pulse of the same magnetic wire sensor pair WS1, WS3 or WS2, WS4 . Subsequent pulses are thus counted up or down in the correct direction of rotation by the counter 51 without step errors adding up to the actual position of the rotor 17 .

Die Impulse der beiden ODER-Gatter 69 werden über ein ODER-Gatter 85 gemeinsamen dem Takteingang 53 des Zählers 51 zugeführt. In den Impulsweg zwischen dem ODER-Gatter 69 eines der beiden Magnetdrahtsensorpaare, hier des Paars WS2, WS4 und das ODER-Gatter 85 ist zur Steuerung der Auflösung des Winkelkodierers ein Tor in Form eines UND-Gatters 87 geschaltet, welches die Impulse dieses Magnetdrahtsensorpaars für die Verringerung der Auflösung wahlweise sperrt. Da sich die Verringerung der Auflösung nur auf den Zähler 51 auswirkt, nicht jedoch auf die Drehrichtungserkennung, kann die Hysterese beim Umschal ten der Zählrichtung innerhalb der Schrittgenauigkeit vermieden werden.The pulses of the two OR gates 69 are commonly supplied to the clock input 53 of the counter 51 via an OR gate 85 . In the pulse path between the OR gate 69 of one of the two magnet wire sensor pairs, here the pair WS2, WS4 and the OR gate 85 , a gate in the form of an AND gate 87 is connected to control the resolution of the angular encoder, which for the pulses of this magnet wire sensor pair the reduction in resolution optionally blocks. Since the reduction in resolution only affects the counter 51 , but not the detection of the direction of rotation, the hysteresis when switching the counting direction can be avoided within the step accuracy.

Fig. 4 zeigt eine Variante eines Winkelkodierers, bei dem die als Stabmagnete ausgebildeten Permanentmagnete 19a am Umfang eines beispielsweise topfförmigen Rotors 17a mit zur Drehachse des Rotors 17a paralleler Stabachse ange ordnet sind. Die Magnetdrahtsensoren 25a sind mit zur Drehachse paralleler Drahtachse ihrer Magnetdrähte in dem Gehäuse angeordnet. Die Permanentmagnete 19a können, wie in Fig. 4 dargestellt, am Außenumfang des Rotors angeord net sein, wobei die Magnetdrahtsensoren 25a dementspre chend entlang des Umfangs einer den Rotor 17a aufnehmen den, zylindrischen Aufnahmeöffnung des Gehäuses angeord net sind. Alternativ können die Permanentmagnete 19a jedoch auch am Innenumfang eines Hohlzylinders vorgesehen sein, in dem ein die Magnetdrahtsensoren 25a tragender zylindrischer Vorsprung eingreift. Die Anordnungsweise und Polarisierung der Magnetdrahtsensoren bzw. Permanent magnete entspricht dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2. Die Auswerteschaltung kann der Schaltung nach Fig. 3 entsprechen. Fig. 4 shows a variant of an angle encoder, in which the permanent magnets 19 a designed as bar magnets are arranged on the circumference of a pot-shaped rotor 17 a, for example, with a rod axis parallel to the axis of rotation of the rotor 17 a. The magnetic wire sensors 25 a are arranged in the housing with the wire axis of their magnetic wires parallel to the axis of rotation. The permanent magnets 19 a can, as shown in Fig. 4, angeord net on the outer circumference of the rotor, the magnetic wire sensors 25 a accordingly receiving along the circumference of the rotor 17 a, the cylindrical receiving opening of the housing are angeord net. Alternatively, the permanent magnets 19 a can, however, also be provided on the inner circumference of a hollow cylinder in which a cylindrical projection carrying the magnetic wire sensors 25 a engages. The arrangement and polarization of the magnetic wire sensors or permanent magnets corresponds to the embodiment of FIGS. 1 and 2. The evaluation circuit can correspond to the circuit of FIG. 3.

Claims

1. Angle encoder, in particular for a battery or accumulator-operated hydrometry measuring device, with a housing ( 13 ), at least one rotor ( 17 ) mounted rotatably about an axis of rotation on the housing ( 13 ), which has several pairs in the circumferential direction at a distance from the axis of rotation of the rotor ( 17 ), which is offset by equal angular distances from one another, alternately polarized permanent magnets ( 19 ), at least one magnetic wire sensor ( 25 ) held on the housing ( 13 ) which detects the remagnetization of its ferromagnetic wire by means of the permanent magnets ( 19 ) by emitting a voltage pulse responds and a counting circuit counting the pulses, characterized in that the housing ( 13 ) encloses the magnetic wire sensors ( 19 ) and the counting circuit ( 51 ) in a sealed manner and in that the rotor ( 17 ) including the permanent magnets ( 19 ) is arranged outside the housing ( 13 ) is, each magnetic wire sensor ( 25 ) through the housing wall through to the permanent magnets ( 19 ) responds that an even number of magnetic wire sensors ( 25 ) offset by equal angular distances from one another are arranged in two groups (WS1, WS3 or WS2b, WS4), such that the magnetic wire sensors ( 25 ) of one group are each located between magnetic wire sensors ( 25 ) of the other group, that the counting circuit ( 51 ) is assigned a direction of rotation detection circuit ( 71 ) which switches the counting direction of the counting circuit ( 51 ) and which reverses the counting direction when two pulses of magnetic wire sensors ( 25 ) of the same group follow one another , a pulse selection stage ( 57 ) being connected to the magnet wire sensors ( 25 ) of each group (WS1, WS3 or WS2, WS4) and the pulse selection stages ( 57 ) of the two groups of magnet wire sensors ( 25 ) pulses only then to the direction of rotation detection circuit ( 71 ) and Allow the counter circuit ( 51 ) to pass if there is an alternating pulse from each group follows an impulse from the other group.

2. Angle encoder according to claim 1, characterized in that the rotor ( 17 ) is rotatably mounted on a fixed axle journal ( 15 ) held on the housing ( 13 ) and has a hub part ( 31 ) rotatably mounted on the axle journal ( 15 ), which carries two rotatable rotor wheels ( 33 , 35 ) axially next to one another, of which at least one (35) is axially movable relative to the hub part ( 31 ) and is supported by a spring ( 37 ) supported on the hub part ( 31 ) in frictional engagement with the another rotor wheel ( 33 ) is held and that the housing ( 13 ) adjacent rotor wheel ( 33 ) carries the permanent magnets ( 19 ) and the other rotor wheel ( 35 ) with a drive member ( 7 ), in particular a pulley, is provided.

3. Angle encoder according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic wire sensors ( 25 ) and the counting circuit ( 51 ) are cast in the housing ( 13 ).

4. Angle encoder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the permanent magnets ( 19 ) are designed as bar magnets and that the Stabma gnete with their bar axis as well as the magnetic wire sensors ( 25 ) are aligned with their wire axis radially to the axis of rotation.

5. Angle encoder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the permanent magnets ( 19 a) are designed as bar magnets and that the Stabma gnete with their bar axis as well as the magnetic wire sensors ( 25 a) with their wire axis aligned parallel to the rotary axis se are.

6. Angle encoder according to one of claims 1 to 5, characterized in that a plurality of Magnetdrahtsenso ren ( 25 ) around the axis of rotation around the same Winkelab stands are mutually offset.

7. Angle encoder according to claim 6, characterized in that the angular distance between adjacent magnetic wire sensors ( 25 ) is an odd multiple of half the angular distance of the permanent magnets.

8. Angle encoder according to claim 6 or 7, characterized in that four magnetic wire sensors ( 25 ) and little least five pairs of permanent magnets are provided.

9. An encoder according to claim 1, characterized in that the direction of rotation detection circuit ( 71 ) responds to pulses from magnetic wire sensors ( 25 ) of both groups, but the counter circuit ( 51 ) counts only pulses from magnetic wire sensors ( 25 ) of a single one of the two groups.